(57)【要約】【課題】  一対の外部電極に外部回路を簡便に半田付けすること、及び積層体に対する活性部の割合を大きくすることが可能な積層型圧電素子を提供する。【解決手段】  積層型圧電素子１では、外部電極１９は内部電極６及び外部電極１７を介して内部電極１２と接続され、外部電極１８は内部電極１４と接続されている。そのため、電極１９と電極１８との間に電位差を与えると、各圧電体層１３，１５において電極１２と電極１４とで挟まれた部分が活性部Ａとして変位する。ここで、電極１９及び電極１８は共に側面２ｂに形成されているため、電極１９及び電極１８に外部回路を簡便に半田付けし得る。また、電極１９及び電極１８は積層方向に沿って並設され、更に、電極１９と電極１２とを接続するための電極６は拘束部３に形成されている。従って、積層方向から見た場合に積層体２に対する活性部Ａの割合を大きくし得る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の内部電極と第２の内部電極とが圧電体層を介在させて交互に積層された部分を有する変位部、及び第３の内部電極と圧電体層とが積層された部分を有する拘束部を含む積層体と、
前記積層体においてその積層方向と平行な第１の側面に形成され、前記第１の内部電極及び前記第３の内部電極と接続された第１の外部電極と、
前記積層体において前記積層方向と平行な第２の側面に形成され、前記第２の内部電極と接続された第２の外部電極と、
前記積層方向に沿って前記第２の外部電極と並設されるように前記第２の側面に形成され、前記第３の内部電極と接続された第３の外部電極と、を備えることを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】
前記拘束部は、前記積層方向において前記積層体の一端部に位置していることを特徴とする請求項１記載の積層型圧電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型圧電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の積層型圧電素子として、次のようなものが知られている。すなわち、第１の内部電極と第２の内部電極とが圧電体層を介在させて交互に積層された部分を有する積層体と、同一平面上において各第１の内部電極及び各第２の内部電極と並設されるように積層体内に形成された第３の内部電極と、積層体においてその積層方向と平行な第１の側面に形成されて第１の内部電極及び第３の内部電極と接続された第１の外部電極と、積層体において第１の側面と対向する第２の側面に形成されて第２の内部電極と接続された第２の外部電極と、積層体の積層方向と直交する方向に沿って第２の外部電極と並設されるように第２の側面に形成されて第３の内部電極と接続された第３の外部電極と、を備える積層型圧電素子である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような積層型圧電素子では、第３の外部電極は第３の内部電極及び第１の外部電極を介して第１の内部電極と接続されており、第２の外部電極は第２の内部電極と接続されているため、第３の外部電極と第２の外部電極との間に電位差を与えると、圧電体層において第１の内部電極と第２の内部電極とで挟まれた部分が活性部として変位することになる。
【特許文献１】特開平１１−３２０８８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような積層型圧電素子においては、電位差を与えるための端子電極となる第３の外部電極及び第２の外部電極が共に第２の側面に形成されているため、第３の外部電極及び第２の外部電極にＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）等の外部回路を簡便に半田付けすることができる。
【０００５】
しかしながら、第３の外部電極と第１の内部電極とを接続するための第３の内部電極が、同一平面上において各第１の内部電極及び各第２の内部電極と並設されるように積層体内に形成されているため、積層体の積層方向から見た場合に積層体に対する活性部の割合が小さくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、端子電極となる一対の外部電極にＦＰＣ等の外部回路を簡便に半田付けすることができ、しかも、積層体の積層方向（以下、単に「積層方向」といった場合には「積層体の積層方向」を意味する）から見た場合に積層体に対する活性部の割合を大きくすることができる積層型圧電素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る積層型圧電素子は、第１の内部電極と第２の内部電極とが圧電体層を介在させて交互に積層された部分を有する変位部、及び第３の内部電極と圧電体層とが積層された部分を有する拘束部を含む積層体と、積層体においてその積層方向と平行な第１の側面に形成され、第１の内部電極及び第３の内部電極と接続された第１の外部電極と、積層体において積層方向と平行な第２の側面に形成され、第２の内部電極と接続された第２の外部電極と、積層方向に沿って第２の外部電極と並設されるように第２の側面に形成され、第３の内部電極と接続された第３の外部電極と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この積層型圧電素子においては、第３の外部電極は第３の内部電極及び第１の外部電極を介して第１の内部電極と接続されており、第２の外部電極は第２の内部電極と接続されている。そのため、第３の外部電極と第２の外部電極との間に電位差を与えると、圧電体層において第１の内部電極と第２の内部電極とで挟まれた部分が活性部として変位することになる。ここで、第３の外部電極及び第２の外部電極は共に第２の側面に形成されている。従って、電位差を与えるための端子電極となる第３の外部電極及び第２の外部電極にＦＰＣ等の外部回路を簡便に半田付けすることができる。また、第３の外部電極及び第２の外部電極は、積層方向に沿って並設されるように第２の側面に形成されており、更に、第３の外部電極と第１の内部電極とを接続するための第３の内部電極は、活性部を有する変位部と積層方向に沿って並設された拘束部に形成されている。従って、積層方向から見た場合に積層体に対する活性部の割合を大きくすることができる。
【０００９】
また、拘束部は、積層方向において積層体の一端部に位置していることが好ましい。これにより、種々の装置において拘束部を所定の部位に固定して積層型圧電素子を使用することができ、変位部のフレキシビリティを確保して、積層型圧電素子の変位量を大きくすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る積層型圧電素子によれば、端子電極となる一対の外部電極にＦＰＣ等の外部回路を簡便に半田付けすることができ、しかも、積層方向から見た場合に積層体に対する活性部の割合を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る積層型圧電素子の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１〜図３に示されるように、積層型圧電素子１は、直方体形状の積層体２を備えている。この積層体２は、直方体形状の拘束部３上に直方体形状の変位部４が積層されることで構成されており、積層方向と平行で且つ対向する側面（第１の側面）２ａ及び側面（第２の側面）２ｂを有している。
【００１３】
拘束部３は、内部電極（第３の内部電極）６が形成された一層又は複数の圧電体層７が積層され、更に、一層又は複数の圧電体層９が積層方向における両側に積層されることで構成されている。つまり、拘束部３は、内部電極６と圧電体層７とが積層された部分を有している。各圧電体層７上においては、内部電極６の側面２ａ側の縁部は側面２ａに達しており、内部電極６の側面２ｂ側の縁部は側面２ｂに達している。
【００１４】
変位部４は、内部電極（第１の内部電極）１２が形成された複数の圧電体層１３と、内部電極（第２の内部電極）１４が形成された複数の圧電体層１５とが交互に積層され、更に、一層又は複数の圧電体層９が積層方向における拘束部３と反対側に積層されることで構成されている。つまり、変位部４は、内部電極１２と内部電極１４とが圧電体層１３，１５を介在させて交互に積層された部分を有している。
【００１５】
各圧電体層１３上においては、内部電極１２の側面２ａ側の縁部は側面２ａに達しており、内部電極１２の側面２ｂ側の縁部は側面２ｂに達していない。一方、各圧電体層１５上においては、内部電極１４の側面２ａ側の縁部は側面２ａに達しておらず、内部電極１４の側面２ｂ側の縁部は側面２ｂに達している。
【００１６】
また、積層体２の側面２ａには、内部電極１２及び内部電極６と接続された外部電極（第１の外部電極）１７が形成されている。一方、積層体２の側面２ｂにおいて変位部４の側面をなす部分には、内部電極１４と接続された外部電極（第２の外部電極）１８が形成されており、積層体２の側面２ｂにおいて拘束部３の側面をなす部分には、内部電極６と接続された外部電極（第３の外部電極）１９が形成されている。つまり、外部電極１９は、積層方向に沿って外部電極１８と並設されるように側面２ｂに形成されている。
【００１７】
以上のように構成された積層型圧電素子１は、図４に示されるように、積層体２の側面２ａ及び側面２ｂと直交する方向に延びる溝２１により積層体２が複数のアクチュエータ部２２に分割されることで、圧電アクチュエータ２０として用いられる。なお、この圧電アクチュエータ２０においては、溝２１の底面が拘束部３に達しているため、内部電極１２及び内部電極１４のそれぞれは、アクチュエータ部２２毎に分割されて、共通電極２３及び個別電極２４とされている。
【００１８】
このように構成された圧電アクチュエータ２０は、種々の装置において拘束部３が所定の部位に固定された状態で使用される。そして、外部電極１７、内部電極６及び外部電極１９を介した例えばグランドへの接続により所定の電位に維持される共通電極２３と、任意のアクチュエータ部２２の個別電極２４との間に、外部電極１９、及びアクチュエータ部２２毎に分割された外部電極１８を端子電極として電位差が与えられることで、当該アクチュエータ部２２が変位させられる。
【００１９】
次に、積層型圧電素子１の製造方法について説明する。
【００２０】
まず、チタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧電セラミックス材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して基体ペーストを作製し、その基体ペーストを用いて、圧電体層７，９，１３，１５となるグリーンシートをドクターブレード法により成形する。また、所定比率の銀とパラジウムとからなる金属材料に有機バインダや有機溶剤等を混合して電極パターン形成用の導電ペーストを作製する。
【００２１】
続いて、その導電ペーストを用いて、内部電極６に対応する電極パターン、内部電極１２に対応する電極パターン、及び内部電極１４に対応する電極パターンのそれぞれを別々のグリーンシート上にスクリーン印刷法により形成する。そして、内部電極６に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、内部電極１２に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、内部電極１４に対応する電極パターンが形成されたグリーンシート、及び圧電体層９となるグリーンシートを上述した順序で積層して、積層体グリーンを作製する。
【００２２】
続いて、その積層体グリーンを所定の温度（例えば、６０℃程度）で加熱しながら、その積層方向に所定の圧力（例えば、１００ＭＰａ程度）でプレスした後、積層体グリーンを所定の大きさに切断する。そして、その積層体グリーンを所定の温度（例えば、４００℃程度）で脱脂した後、所定の温度（例えば、１１００℃程度）で所定の時間（例えば、２時間程度）焼成して、積層体２を得る。
【００２３】
続いて、その積層体２の各側面２ａ，２ｂに、外部電極１７，１８，１９を薄膜形成法（スパッタリング法や真空蒸着法等）により形成する。そして、最後に、外部電極１７，１８，１９が形成された積層体２に対し、分極処理（例えば、温度１２０℃の環境下で、強度が２ｋＶ／ｍｍになるように３分間にわたって電界を印加する）を施して、積層型圧電素子１を得る。
【００２４】
以上説明したように、積層型圧電素子１においては、図３に示されるように、外部電極１９は内部電極６及び外部電極１７を介して内部電極１２と接続されており、外部電極１８は内部電極１４と接続されている。そのため、外部電極１９と外部電極１８との間に電位差を与えると、各圧電体層１３，１５において内部電極１２と内部電極１４とで挟まれた部分が活性部Ａとして変位することになる。ここで、外部電極１９及び外部電極１８は共に積層体２の側面２ｂに形成されている。従って、電位差を与えるための端子電極となる外部電極１９及び外部電極１８にＦＰＣ等の外部回路を簡便に半田付けすることができる。また、外部電極１９及び外部電極１８は、積層方向に沿って並設されるように積層体２の側面２ｂに形成されており、更に、外部電極１９と内部電極１２とを接続するための内部電極６は、活性部Ａを有する変位部４と積層方向に沿って並設された拘束部３に形成されている。従って、図５に示されるように、積層方向から見た場合に積層体２に対する活性部Ａの割合を大きくすることができる。
【００２５】
また、外部電極１９と外部電極１７とを接続するための内部電極６が圧電体層７上の全面に渡って形成されているため、外部電極１９と外部電極１７との間の接続抵抗を下げることができる。
【００２６】
また、拘束部３が積層方向において積層体２の一端部に位置しているため、種々の装置において拘束部３を所定の部位に固定して積層型圧電素子１を使用することができ、変位部４のフレキシビリティを確保して、積層型圧電素子１の変位量を大きくすることが可能になる。
【００２７】
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、拘束部３が積層方向において積層体２の一端部に位置していたが、拘束部３は、積層方向において積層体２の中間部に位置していてもよい。この場合、積層方向における拘束部３の両側に変位部４が位置することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る積層型圧電素子の一実施形態の斜視図である。
【図２】図１に示された積層型圧電素子の分解斜視図である。
【図３】図１に示されたIII−III線に沿っての断面図である。
【図４】図１に示された積層型圧電素子から構成された圧電アクチュエータの斜視図である。
【図５】図１に示された積層型圧電素子の平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…積層型圧電素子、２…積層体、２ａ…側面（第１の側面）、２ｂ…側面（第２の側面）、３…拘束部、４…変位部、６…内部電極（第３の内部電極）、７，１３，１５…圧電体層、１２…内部電極（第１の内部電極）、１４…内部電極（第２の内部電極）、１７…外部電極（第１の外部電極）、１８…外部電極（第２の外部電極）、１９…外部電極（第３の外部電極）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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